DE112016004280T5

DE112016004280T5 - Luftdurchflussmengen-Messvorrichtung

Info

Publication number: DE112016004280T5
Application number: DE112016004280.9T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Matsumoto; Hiroshi Nakano; Yoshimitsu Yanagawa; Akira Kotabe
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US20180299309A1; JP6506681B2; CN108351235A; JP2017090322A; WO2017081987A1; CN108351235B

Abstract

Unter Verwendung einer schnellen Fourier-Transformation zur Korrektur eines Pulsationsfehlers in einer herkömmlichen Luftdurchflussmengen-Messvorrichtung ist die Korrektur aufgrund des Beobachtungszeitraums und des Berechnungszeitraums, der für die schnelle Fourier-Transformation erforderlich ist, verzögert, was zu einer Schwierigkeit beim Verfolgen der Änderungen des Pulsationszustands bei hoher Geschwindigkeit führt. Die Luftdurchflussmengen-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Luftdurchflussmengendetektor 2, der ein Ausgangssignal Vsen in Übereinstimmung mit einer Luftdurchflussmenge, die gemessen wird, erzeugt, einen Amplitudendetektor 3, der eine Pulsationsamplitude Vp von dem Ausgangssignal Vsen detektiert, ein LPF 4, in dem sich die Grenzfrequenz in Übereinstimmung mit dem Wert der Pulsationsamplitude Vp ändert, und eine Signalform-Arithmetikeinheit 5, die die Signalformen des Ausgangssignals Vlpf von dem LPF 4 und des Ausgangssignals Vsen berechnet. Die Signalform-Arithmetikeinheit 5 ist aus den Multiplizierern 6, 7, einem Addierer 8 und einem Bedingungsbestimmungsprozess 9 gebildet. Das LPF 4 ist aus einem Subtrahierer 10, einem Multiplizierer 11, einem Addierer 12 und einem Verzögerungselement 13 gebildet, wobei sich die Grenzfrequenz durch das Ändern der Verstärkung des Multiplizierers 11 mit der Pulsationsamplitude Vp in Übereinstimmung mit der Pulsationsamplitude Vp ändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftstrom-Messvorrichtung, die ein Luftstromsignal gemäß einem Ausgangssignal von einem Luftstromdetektor ausgibt, und bezieht sich insbesondere auf eine Luftstrom-Messvorrichtung, die den durch eine Pulsation verursachten Pulsationsfehler verringern kann.
Stand der Technik
Als ein Verfahren zum Verringern des Pulsationsfehlers in einer Luftstrom-Messvorrichtung ist z. B. ein Verfahren in der PTL 1 offenbart. Gemäß der PTL 1 wird ein Durchschnittswert durch die Durchschnittsverarbeitungseinheit basierend auf dem Signal von dem Luftstromdetektor erhalten, werden eine Frequenz und eine Pulsationsamplitude durch eine Frequenzanalyseeinheit unter Verwendung der schnellen Fourier-Transformationen erhalten, wird ein Korrekturbetrag aus dem Durchschnittswert, der Frequenz und der Pulsationsamplitude, die oben erhalten worden sind, berechnet und wird dann der durch die Pulsation des Signals von dem Luftstromdetektor verursachte Pulsationsfehler korrigiert.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP-A-2012-112716
Zusammenfassung
Technisches Problem
In der in der PTL 1 offenbarten Technik verwendet die Hochfrequenzanalyseeinheit die schnelle Fourier-Transformation. Bei der schnellen Fourier-Transformation sind eine vorgegebene Länge des Beobachtungszeitraums und eine Abtastfrequenz erforderlich, um einen gewünschten Frequenzanalysebereich und eine Auflösung zu erhalten, wobei folglich die Menge der Berechnung außerdem gemäß dem Frequenzanalysebereich und der Auflösung exponentiell zunimmt. Weil ein vorgegebener Beobachtungszeitraum und ein vorgegebener Berechnungszeitraum erforderlich sind, bevor das Ergebnis der schnellen Fourier-Transformation ausgegeben wird, ist deshalb ein langer Zeitraum erforderlich, um den Korrekturbetrag zu berechnen, wobei es folglich nicht möglich ist, den Änderungen des Pulsationszustands zu folgen. Das heißt, in der in der PTL 1 offenbarten Technik bleibt ein Raum zur Erörterung der Änderungen des Pulsationszustands.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht worden, wobei sie die Aufgabe hat, eine Luftstrom-Messvorrichtung zu schaffen, die eine Pulsationsfehler-Korrekturverarbeitung aufweist, die den Änderungen des Pulsationszustands mit hoher Geschwindigkeit folgen kann.
Die Lösung für das Problem
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, kann die Lösung durch Ausführen einer Signalformberechnung an einem Ausgangssignal von dem Filter, dessen Kennlinie sich gemäß einem repräsentativen Wert des Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor ändert, und durch das Ausgeben des Luftstromsignals basierend auf der Ausgabe, an der die Signalformberechnung ausgeführt wird, erreicht werden.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Luftstrom-Messvorrichtung zu schaffen, die eine Pulsationsfehler-Korrekturverarbeitung aufweist, die den Änderungen des Pulsationszustands mit hoher Geschwindigkeit folgen kann.
Figurenliste

1 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines LPF (Tiefpassfilters) 4 veranschaulicht.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Anordnung der Luftstrom-Messvorrichtung 1 in einem Lufteinlassrohr veranschaulicht.
4 sind graphische Darstellungen, die die Betriebssignalformen von jeder Einheit veranschaulichen.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Abhängigkeit eines Korrekturbetrags von einer Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
7 sind graphische Darstellungen, die die Betriebssignalformen von jeder Einheit veranschaulichen.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
9 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine graphische Darstellung, die die Frequenzkennlinien eines LPF 40 veranschaulicht.
11 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
12 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48 veranschaulicht.
14 sind graphische Darstellungen, die die Ausgangssignalformen eines Maximalwertdetektors 33 und eines Minimalwertdetektors 34 veranschaulichen.
15 ist eine graphische Darstellung, die Vsen - Vmax und Vsen - Vmin in verschiedenen Zuständen veranschaulicht.
16 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
19 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in einer siebenten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist eine graphische Darstellung, die eine Anordnung der Luftstrom-Messvorrichtung 1 in einem Lufteinlassrohr veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die erste Ausführungsform
Zuerst wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 1 bis 5 beschrieben.
Eine Luftstrom-Messvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Luftstromdetektor 2, der ein Ausgangssignal Vsen gemäß einem zu messenden Luftstrom erzeugt, einen Amplitudendetektor 3, der eine Pulsationsamplitude Vp von dem Ausgangssignal Vsen detektiert, ein Tiefpassfilter (im Folgenden LPF) 4, dessen Grenzfrequenz gemäß dem Wert der Pulsationsamplitude Vp geändert wird, und eine Signalformberechnungsvorrichtung 5, die die Signalformberechnung an dem Ausgangssignal Vlpf von dem LPF 4 und dem Ausgangssignal Vsen ausführt. Die Signalformberechnungsvorrichtung 5 enthält die Multiplizierer 6 und 7, einen Addierer 8 und eine Bedingungsbestimmungsverarbeitung 9. Wie in 2 veranschaulicht ist, enthält das LPF 4 zusätzlich einen Subtrahierer 10, einen Multiplizierer 11, einen Addierer 12 und ein Verzögerungselement 13. Durch das Ändern einer Verstärkung des Multiplizierers 11 unter Verwendung der Pulsationsamplitude Vp ändert sich die Grenzfrequenz des LPF 4 gemäß der Pulsationsamplitude Vp. Das Ausgangssignal Vsen der Luftstrom-Messvorrichtung 1 weist einen Pulsationsfehler auf, der durch die Pulsation verursacht wird, wobei der Pulsationsfehler durch die durchschnittliche Strömung, die Pulsationsamplitude, eine Pulsationsfrequenz und dergleichen beeinflusst wird.
Als Nächstes wird die Anordnung der Luftstrom-Messvorrichtung 1 in dem Lufteinlassrohr unter Verwendung der 3 beschrieben. Ein Luftstrom tritt in das Lufteinlassrohr 14 ein, wobei die Luftstrom-Messvorrichtung 1 an dem Lufteinlassrohr 14 befestigt ist. Die Luftstrom-Messvorrichtung 1 ist konfiguriert, so dass sie einen Umgehungskanal 16, den Luftstromdetektor 2, der in dem Umgehungskanal 16 angeordnet ist, und eine Signalverarbeitungsschaltung 17, die ein Signal von dem Luftstromdetektor 2 verarbeitet, enthält. Zusätzlich ist eine Kraftmaschinensteuereinheit 19 angeordnet, die ein Strömungssignal von der Luftstrom-Messvorrichtung 1 empfängt und verschiedene Steuerungen ausführt.
Als Nächstes werden die Operationen der Luftstrom-Messvorrichtung 1 unter Verwendung der 4 und 5 beschrieben. In einem Fall, in dem das Ausgangssignal Vsen von dem Luftstromdetektor 2 eine Pulsationssignalform zeigt, wie in 4 veranschaulicht ist, nimmt die Amplitude des Ausgangssignals Vlpf von dem LPF 4 gemäß der Frequenz des Ausgangssignals Vsen und der Grenzfrequenz des LPF 4 ab. Hier wird die Signalformberechnung an dem Ausgangssignal Vsen und dem Ausgangssignal Vlpf durch die Signalformberechnungsvorrichtung 5 ausgeführt, wobei das Ergebnis das Ausgangssignal Vout der Luftstrom-Messvorrichtung 1 bildet, wie in 4 in einem Fall veranschaulicht ist, in dem k = 1 gilt, wobei die Signalform so wird, dass die obere Hälfte der Signalform verlängert ist. Im Ergebnis dessen ändert sich ein Durchschnittswert des Ausgangssignals Vout in einer positiven Richtung, wobei der Fehler aufgrund der Pulsation des Luftstromdetektors 2 durch diese Änderung in der positiven Richtung korrigiert wird, wobei dann die Ausgabe der Luftstrom-Messvorrichtung 1 erhalten wird. Weil der Korrekturbetrag durch die Pulsationsfrequenz und die Grenzfrequenz fc des LPF 4 bestimmt ist, nimmt zu diesem Zeitpunkt der Korrekturbetrag ab, wenn die Grenzfrequenz fc des LPF 4 zunimmt, während der Korrekturbetrag zunimmt, wenn die Grenzfrequenz fc des LPF 4 abnimmt, wie in 5 veranschaulicht ist. Das heißt, die Pulsationsamplitude Vp wird durch den Amplitudendetektor 3 aus dem Ausgangssignal Vsen detektiert, wobei es möglich ist, den Korrekturbetrag gemäß der Pulsationsamplitude Vp und der Pulsationsfrequenz durch das Ändern der Grenzfrequenz fc des LPF 4 gemäß der Pulsationsamplitude Vp zu ändern.
Zusätzlich nimmt in der Luftstrom-Messvorrichtung, die den Umgehungskanal 16 aufweist, die Strömung der Luft in den Umgehungskanal 16 mit der Zunahme der Pulsationsfrequenz ab, wenn die Pulsationsamplitude zunimmt (insbesondere wenn die Pulsationsamplitude gleich dem oder viermal höher als der Durchschnittswert ist). Dies tritt auf, weil die Viskosität der Luft innerhalb des Umgehungskanals 16 größer als die Viskosität der Luft außerhalb des Umgehungskanals 16 ist. Das heißt, wenn die Pulsationsamplitude zunimmt, nimmt die Strömung der Luft in den Umgehungskanal 16 mit der Zunahme der Pulsationsfrequenz ab, wobei in dem Ausgangssignal Vsen des Luftstromdetektors 2 ein negativer Fehler auftritt. Deshalb ist es in einem Fall, in dem die Pulsationsamplitude Vp groß ist, möglich, den Pulsationsfehler der Luftstrom-Messvorrichtung 1 durch das Vergrößern des Korrekturbetrags in der positiven Richtung gemäß der Zunahme der Pulsationsfrequenz zu verringern, wenn die Luftstrom-Messvorrichtung in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das heißt, in einem Fall, in dem die Pulsationsamplitude Vp klein ist, wird der Korrekturbetrag durch das Vergrößern der Grenzfrequenz fc des LPF 4 verringert, während in einem Fall, in dem die Pulsationsamplitude Vp groß ist, der Korrekturbetrag durch das Verringern der Grenzfrequenz fc des LPF 4 vergrößert wird. Weil der Korrekturbetrag in der positiven Richtung zunimmt, wenn die Pulsationsfrequenz zunimmt, ist es zusätzlich möglich, den Pulsationsfehler des Luftstromdetektors 2 aufzuheben. In dieser Weise ist es möglich, den Pulsationsfehler der Luftstrom-Messvorrichtung 1 zu verringern.
Zusätzlich ist es in der Luftstrom-Messvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung möglich, den Änderungen des Pulsationszustands mit hoher Geschwindigkeit zu folgen, weil die Abhängigkeit des Pulsationsfehlers von der Frequenz der Pulsation unter Verwendung der Frequenzkennlinien des LPF 4 korrigiert wird.
Weil im Stand der Technik eine Kraftmaschinendrehzahl erforderlich ist, war es notwendig, eine Verarbeitungsschaltung, die die Pulsationskorrektur ausführt, in der Kraftmaschinensteuereinheit 19 anzuordnen, von der die Kraftmaschinendrehzahl leicht erhalten werden kann. Weil andererseits in der vorliegenden Erfindung die Kraftmaschinendrehzahl nicht wie im Stand der Technik erforderlich ist, kann die Pulsationskorrektur auf der Seite der Luftstrom-Messvorrichtung 1 ausgeführt werden, wobei es folglich möglich ist, ein im hohen Grade genaues Signal mit dem korrigierten Pulsationsfehler zu der Kraftmaschinensteuereinheit 19 zu übertragen.
Weil zusätzlich das LPF 4 eine Vektorsumme jeder Frequenz für ein Signal, das mehrere Frequenzen aufweist, erhält, wirkt das LPF 4, um den durch die Wirkungen der höheren harmonischen Wellen verursachten Pulsationsfehler zu verringern. Deshalb ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, den Pulsationsfehler selbst in einem Fall zu verringern, in dem die höheren harmonischen Wellen in der Pulsation vorhanden sind.
Als Nächstes wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 6 bis 8 beschrieben. 6 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, 7 sind graphische Darstellungen, die die Betriebssignalformen von jeder Einheit veranschaulichen, und 8 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
Eine Luftstrom-Messvorrichtung 20 in der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, so dass sie einen Luftstromdetektor 21, der ein Ausgangssignal Vsen gemäß dem zu messenden Luftstrom erzeugt, einen Amplitudendetektor 22, der eine Pulsationsamplitude Vp von dem Ausgangssignal Vsen detektiert, ein LPF 23, in dem sich eine Grenzfrequenz gemäß dem Wert der Pulsationsamplitude Vp ändert, eine Signalformberechnungsvorrichtung 24, die die Signalformberechnung an dem Ausgangssignal Vlpf von dem LPF 23 und dem Ausgangssignal Vsen ausführt, einen Multiplizierer 28, der die Ausgabe der Signalformberechnungsvorrichtung 24 verstärkt, ein LPF 29, das die Ausgabe des Multiplizierers 28 in Gleichstrom umsetzt, und einen Addierer 30, der die Ausgabe des LPF 29 zu dem Ausgangssignal Vsen hinzufügt, enthält. Die Signalformberechnungsvorrichtung 24 ist konfiguriert, so dass sie die Subtrahierer 25 und 26 und eine Bedingungsbestimmungsverarbeitung 27 enthält. Die Konfiguration des LPF 23 ist die gleiche wie die des in der ersten Ausführungsform beschriebenen LPF 4, wobei sich die Grenzfrequenz gemäß der Pulsationsamplitude Vp ändert.
Als Nächstes werden die Operationen der Luftstrom-Messvorrichtung 1 unter Verwendung der 7 und 8 beschrieben. In einem Fall, in dem das Ausgangssignal Vsen des Luftstromdetektors 21 eine Pulsationssignalform zeigt, wie in 7 veranschaulicht ist, nimmt die Amplitude des Ausgangssignals Vlpf aus dem LPF 23 gemäß der Frequenz des Ausgangssignals Vsen und der Grenzfrequenz des LPF 23 ab. Hier wird die Signalformberechnung an dem Ausgangssignal Vsen und dem Ausgangssignal Vlpf durch die Signalformberechnungsvorrichtung 24 ausgeführt, wobei in einem Fall, in dem die Verstärkung k des Multiplizierers 18 1 ist, das Ausgangssignal von dem Multiplizierer 28 eine Signalform wie eine Zweiweggleichrichtung wird, wie in 7 veranschaulicht ist. Das Ausgangssignal von dem Multiplizierer 28 wird durch das LPF 29 in Gleichstrom umgesetzt, so dass es die in 7 veranschaulichte Signalform zeigt. Das Ausgangssignal (das korrigierte Signal) des LPF 29 wird durch den Addierer 30 zu dem Ausgangssignal Vsen des Luftstromdetektors 21 hinzugefügt, wobei dann das Ausgangssignal Vout der Luftstrom-Messvorrichtung 20 erhalten wird.
Die Luftstrom-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die im Grunde die gleiche wie die der Luftstrom-Messvorrichtung in der ersten Ausführungsform ist, wobei die folgenden Verbesserungen zu ihr hinzugefügt sind. In'der Luftstrom-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform wird die Signalform wie die Zweiweggleichrichtung durch die Signalformberechnungsvorrichtung 24 ausgegeben, wobei die Gleichstromumsetzung durch das LPF 29 einfach wird. Zusätzlich ist das LPF 29 vorgesehen, um das korrigierte Signal in Gleichstrom umzusetzen. In dieser Weise ist das Signalband des korrigierten Signals eingeschränkt. In einem Fall des Anwendens der Signalformberechnungsvorrichtung 5 in der ersten Ausführungsform gibt es kein Problem, während der Korrekturbetrag klein ist, wobei aber in einem Fall, in dem die Verstärkung k vergrößert wird und der Korrekturbetrag vergrößert wird, ein Rauschen aufgrund der Signalformberechnung zunimmt. Im Gegensatz wird in der vorliegenden Ausführungsform das korrigierte Signal durch das LPF 29 in Gleichstrom umgesetzt, wobei es folglich möglich ist, die Zunahme des Rauschens zu verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem ähnlich zu der ersten Ausführungsform der Korrekturbetrag durch die Pulsationsfrequenz und die Grenzfrequenz fc des LPF 23 bestimmt, wobei, wenn die Grenzfrequenz fc des LPF 23 zunimmt, der Korrekturbetrag abnimmt, während, wenn die Grenzfrequenz fc des LPF 23 abnimmt, der Korrekturbetrag zunimmt, wie in 8 veranschaulicht ist. Das heißt, die Pulsationsamplitude Vp wird durch den Amplitudendetektor 22 aus dem Ausgangssignal Vsen detektiert, wobei es möglich ist, den Korrekturbetrag gemäß der Pulsationsamplitude Vp und der Pulsationsfrequenz durch das Ändern der Grenzfrequenz fc des LPF 23 gemäß der Pulsationsamplitude Vp zu ändern. Zusätzlich tritt in dem Luftstromdetektor, der den Umgehungskanal aufweist, in einem Fall, in dem die Pulsationsamplitude groß ist, ein negativer Fehler auf, wenn die Pulsationsfrequenz zunimmt, wie oben beschrieben worden ist. Wenn die Luftstrom-Messvorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es deshalb möglich, den durch die Pulsation der Luftstrom-Messvorrichtung 1 verursachten Pulsationsfehler zu verringern, weil der Korrekturbetrag gemäß der Pulsationsfrequenz vergrößert werden kann.
Als Nächstes wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 9 bis 11 beschrieben. 9 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in der dritten Ausführungsform veranschaulicht. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Frequenzkennlinien eines LPF 40 veranschaulicht, und 11 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht.
Eine Luftstrom-Messvorrichtung 31 in der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, so dass sie einen Luftstromdetektor 32, der ein Ausgangssignal Vsen gemäß dem zu messenden Luftstrom erzeugt, eine Maximalwert-Detektionsschaltung 33, die einen Maximalwert des Ausgangssignals Vsen detektiert, eine Minimalwert-Detektionsschaltung 34, die einen Minimalwert des Ausgangssignals Vsen detektiert, einen Addierer 35, der eine Summe der Ausgaben der Maximalwert-Detektionseinheit 33 und der Minimalwert-Detektionseinheit 34 erhält, einen Multiplizierer 37, der einen Medianwert Med durch das Multiplizieren der Ausgabe des Addierers 35 mit 1/2 erhält, einen Subtrahierer 36, der eine Amplitude Amp durch das Berechnen des Unterschieds zwischen den Ausgaben der Maximalwert-Detektionsschaltung 33 und der Minimalwert-Detektionsschaltung 34 erhält, eine zweidimensionale , die eine Grenzfrequenz fc, einen Verstärkungsfaktor Gain und einen Versatzwert Offset unter Verwendung des Medianwerts Med und der Amplitude Amp als Eingabe ausgibt, ein HPF (Hochpassfilter) 39, das die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals Vsen entfernt, ein LPF 40, dessen Grenzfrequenz sich gemäß der von der zweidimensionalen ausgegebenen Grenzfrequenz fc ändert, einen Gleichrichter 41, der an der Ausgabe des LPF 40 eine Zweiweggleichrichtung ausführt, einen Gleichrichter 42, der an der Ausgabe des HPF 39 eine Zweiweggleichrichtung ausführt, einen Subtrahierer 43, der einen Unterschied zwischen den Ausgaben des Gleichrichters 41 und des Gleichrichter 42 erhält, einen Multiplizierer 44, der die Ausgabe des Subtrahierers 43 durch das Ändern des Verstärkungsfaktors gemäß dem von der zweidimensionalen ausgegebenen Verstärkungsfaktor Gain verstärkt, ein LPF 45, das die Ausgabe des Multiplizierers 44 in Gleichstrom umsetzt, einen Addierer 44, der den von der zweidimensionalen ausgegebenen Versatzwert Offset zu der Ausgabe des LPF 45 hinzufügt, und einen Addierer 47, der das Ausgangssignal Vout durch das Hinzufügen der Ausgabe des Addierers 46 zu dem Ausgangssignal Vsen erhält, enthält. Die Konfiguration des LPF 40 ist die gleiche wie die des in der ersten Ausführungsform beschriebenen LPF 4, wobei die Grenzfrequenz gemäß der von der zweidimensionalen ausgegebenen Grenzfrequenz fc geändert werden kann.
Die Luftstrom-Messvorrichtung in der dritten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die im Grunde die gleiche wie die der Luftstrom-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform ist, wobei die folgenden Verbesserungen zu ihr hinzugefügt sind. In der Luftstrom-Messvorrichtung in der dritten Ausführungsform sind die Maximalwert-Detektionsschaltung 33 und die Minimalwert-Detektionsschaltung 34 vorgesehen, wobei durch das Berechnen ihrer Ausgaben der Medianwert Med und die Amplitude Amp erhalten werden. Die zweidimensionale , in die der Medianwert Med und die Amplitude Amp eingegeben werden, ist vorgesehen, um die Grenzfrequenz fc, den Verstärkungsfaktor gain und den Versatzwert Offset auszugeben. In dieser Weise ist es möglich, die Grenzfrequenz des LPF 40 nicht nur unter Verwendung der Amplitudeninformation des Ausgangssignals Vsen in der zweiten Ausführungsform einzustellen, sondern außerdem unter Verwendung von zwei Arten von Informationen, wie z. B. des Medianwerts Med und der Amplitude Amp, einzustellen. Zusätzlich ist es unter Verwendung der zweidimensionalen Abbildung 38 möglich, den Korrekturbetrag freier zu steuern. Weil die Eingabe in die zweidimensionale irgendein Wert sein kann, solange wie der Wert das Merkmal des Ausgangssignals Vsen repräsentiert, kann irgendeiner des Durchschnittswerts, des Medianwerts, der Amplitude, des Maximalwerts, des Minimalwerts, der Summe aus dem Maximalwert und dem Minimalwert oder der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ausgangssignals Vsen verwendet werden. Zusätzlich können in der vorliegenden Ausführungsform nicht nur die Grenzfrequenz des LPF 40, sondern außerdem der Verstärkungsfaktor Gain und der Versatzwert Offset beeinflusst werden, wobei folglich der Korrekturbetrag freier gesteuert werden kann. In dieser Weise ist es möglich, den Pulsationsfehler der Luftstrom-Messvorrichtung 1 weiter zu verringern.
Zusätzlich treten die Fehler aufgrund der Pulsation bei der tiefen Frequenz kaum auf, während die Tendenz besteht, dass die Fehler von einer spezifischen Frequenz zunehmen. Um diesem gerecht zu werden, wird in der Konfiguration in der vorliegenden Ausführungsform die Zweiweggleichrichtung an den Ausgaben des LPF 40 bzw. des HPF 39 ausgeführt, wobei der Unterschied dazwischen ausgegeben wird. Wie in 10 veranschaulicht ist, zeigt die Frequenzkennlinie des LPF 40, dass die Verstärkung bei der tiefen Frequenz 1 wird und dass die Verstärkung von 1 abnimmt, wenn die Frequenz eine vorgegebene Frequenz übersteigt. Indem der Unterschied zwischen dem Signal des Gleichrichters 41, das das Ergebnis der an dem Ausgangssignal von dem LPF 40 ausgeführten Zweiweggleichrichtung ist, und dem Signal des Gleichrichters 42, das das Ergebnis der an der Ausgabe des HPF 39 ausgeführten Zweiweggleichrichtung ist, unter Verwendung der Subtrahierers 43 erhalten wird, sehen deshalb die Ausgangskennlinien des Subtrahierers 43 wie die in 11 veranschaulichten Frequenzkennlinien aus, wobei folglich der Korrekturbetrag bei der tiefen Frequenz 0 ist und der Korrekturbetrag zunimmt, wenn die Frequenz eine vorgegebene Frequenz übersteigt. Weil die Frequenzkennlinien, die sich näher an den Frequenzkennlinien des Pulsationsfehlers befinden, verwirklicht werden können, ist es in dieser Weise möglich, den Pulsationsfehler der Luftstrom-Messvorrichtung 31 weiter zu verringern.
Zusätzlich kann der Pulsationsfehler ähnlich zur zweiten Ausführungsform selbst in einem Fall, in dem die höheren harmonischen Wellen vorhanden sind, weiter verringert werden.
Als Nächstes wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 12 bis 15 beschrieben. 12 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in der vierten Ausführungsform veranschaulicht, 13 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48 veranschaulicht, 14 sind graphische Darstellungen, die die Ausgangssignalformen eines Maximalwertdetektors 33 und eines Minimalwertdetektors 34 veranschaulichen, und 35 ist eine graphische Darstellung, die Vsen - Vmax und Vsen - Vmin in verschiedenen Zuständen veranschaulicht.
Die Luftstrom-Messvorrichtung in der vierten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die im Grunde die gleiche wie die Sensorvorrichtung in der dritten Ausführungsform ist, wobei die folgenden Verbesserungen zu ihr hinzugefügt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48 hinzugefügt, wobei der Schalter 49 das korrigierte Signal auf 0 setzt, wenn der Zustand nicht der Pulsationszustand ist.
Wie in 13 veranschaulicht ist, ist die Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48 konfiguriert, so dass sie einen Subtrahierer 50, der einen Unterschied zwischen dem Ausgangssignal Vsen und der Ausgabe Vmax des Maximalwertdetektors 33 erhält, eine Halteschaltung 51, die die Ausgabe des Subtrahierers 50 während eines festen Zeitraums hält, einen Komparator 52, der bestimmt, ob die Ausgabe der Halteschaltung 51 größer oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, einen Subtrahierer 54, der einen Unterschied zwischen dem Ausgangssignal Vsen und der Ausgabe Vmin des Minimalwertdetektors 34 erhält, eine Halteschaltung 55, die die Ausgabe des Subtrahierers 54 während eines festen Zeitraums hält, einen Komparator 56, der bestimmt, ob die Ausgabe der Halteschaltung 55 größer oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und eine ODER-Schaltung 53, die eine logische Summe des Komparators 52 und des Komparators 56 erhält, enthält.
In einem Fall, in dem sich die Pulsationsamplitude des Ausgangssignals Vsen ändert, ändern sich die Ausgaben des Maximalwertdetektors 33 und des Minimalwertdetektors 34, wie in 14 veranschaulicht ist. Der Maximalwertdetektor 33 steigt hier schnell an und fällt langsam. Der Minimalwertdetektor 34 fällt andererseits schnell und steigt langsam an. Gemäß diesem Betrieb verursachen der Maximalwertdetektor 33 und der Minimalwertdetektor 34 eine Betriebsverzögerung bezüglich der Änderung der Amplitude des Ausgangssignals Vsen. Im Ergebnis dessen gibt es eine Möglichkeit des Ausgebens eines überflüssigen Signals im Übergangszustand des Luftstroms. Um dies zu verhindern, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48 hinzugefügt und setzt der Schalter 49 das korrigierte Signal auf 0, wenn der Zustand nicht der Pulsationszustand ist.
15 veranschaulicht Vsen - Vmax und Vsen - Vmin in verschiedenen Zuständen. Im Pulsationszustand sind sowohl Vsen - Vmax als auch Vsen - Vmin groß. Andererseits wird in einem Übergangszustand nur eine von Vsen - Vmax oder Vsen-Vmin groß. Zusätzlich nähern sich in einem Normalzustand sowohl Vsen - Vmax als auch Vsen - Vmin fast null. Unter Verwendung der oben beschriebenen Tatsache bestimmt die Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48, ob der Zustand der Pulsationszustand ist oder nicht. Das heißt, wenn sowohl Vsen - Vmax als auch Vsen - Vmin groß sind, wird er als der Pulsationszustand bestimmt, während in anderen Fällen bestimmt wird, dass er nicht der Pulsationszustand ist. Wenn der Zustand nicht der Pulsationszustand ist, ist es durch das Setzen des korrigierten Signals auf 0 möglich, eine überflüssige Korrektur zu eliminieren, die durch die Betriebsverzögerung des Maximalwertdetektors 33 und des Minimalwertdetektors 34 verursacht werden kann.
Als Nächstes wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 16 beschrieben. 16 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in der fünften Ausführungsform veranschaulicht. Die Luftstrom-Messvorrichtung in der fünften Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die im Grunde die gleiche wie die Sensorvorrichtung in der dritten Ausführungsform ist, wobei die folgenden Verbesserungen zu ihr hinzugefügt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Normalzustands-Bestimmungsvorrichtung 54 hinzugefügt, wobei, wenn der Zustand der Normalzustand ist, der Schalter 56 den LPF 55 zu dem Signalweg des Ausgangssignals Vout hinzufügt. Die Struktur der Normalzustands-Bestimmungsvorrichtung 54 ist im Grunde die gleiche wie die der oben beschriebenen Pulsationsbestimmungsvorrichtung 48, wobei im Normalzustand unter Verwendung der Tatsache, dass sowohl Vsen - Vmax als auch Vsen - Vmin fast null werden, wie in 15 veranschaulicht ist, bestimmt wird, dass der Zustand der Normalzustand ist.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Normalzustands-Bestimmungsvorrichtung 54, dass der Zustand der Normalzustand ist, wobei in einem Fall des Normalzustands durch das Hinzufügen des LPF 55 zu dem Signalweg des Ausgangssignals Vout das Rauschen des Ausgangssignals Vout im Normalzustand verringert werden kann. Weil in einem Übergangszustand die Normalzustands-Bestimmungsvorrichtung 54 nicht arbeitet, ist zusätzlich das LPF 55 nicht zu dem Signalweg des Ausgangssignals Vout hinzugefügt. Deshalb kann das Rauschen des Ausgangssignals Vout im Normalzustand verringert werden, ohne die Ansprechempfindlichkeit im Übergangszustand zu beeinträchtigen.
Als Nächstes wird eine Luftstrom-Messvorrichtung, die eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung der 17 und 18 beschrieben. 17 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Luftstrom-Messvorrichtung in der sechsten Ausführungsform veranschaulicht, und 18 ist eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des Korrekturbetrags von der Pulsationsfrequenz veranschaulicht. Die Luftstrom-Messvorrichtung in der sechsten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die im Grunde die gleiche wie die Sensorvorrichtung in der dritten Ausführungsform ist, wobei die folgenden Verbesserungen zu ihr hinzugefügt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform sind ein sekundäres LPF 57 und ein primäres Allpassfilter 58 angeordnet, wobei eine Signalformberechnungsvorrichtung 59 die Signalformberechnung an den Ausgaben des sekundären LPF 57 und des primären Allpassfilters 58 ausführt. Die Signalformberechnungsvorrichtung 59 ist konfiguriert, so dass sie die Subtrahierer 60 und 61 und die Bedingungsbestimmungsverarbeitung 62 enthält.
In einem Fall des Änderns der Grenzfrequenz des sekundären LPF 57 und der Zeitkonstanten des primären Allpassfilters 58 in einem festen Verhältnis werden die Ausgangssignalform des sekundären LPF 57 und die Ausgangssignalform des primären Allpassfilters 58 bei der tiefen Frequenz die gleiche. Deshalb ist der Korrekturbetrag bei der tiefen Frequenz 0, wobei es möglich ist, Kennlinien zu erhalten, bei denen der Korrekturbetrag scharf zunimmt, wenn die Frequenz eine vorgegebene Frequenz übersteigt, wie in 18 veranschaulicht ist. Zusätzlich treten die Pulsationsfehler bei der tiefen Frequenz kaum auf, wobei die Tendenz besteht, dass die Fehler von einer spezifischen Frequenz zunehmen. Unter Verwendung der Luftstrom-Messvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Pulsationsfehler der Luftstrom-Messvorrichtung 31 weiter zu verringern, weil die Frequenzkennlinien, die sich näheran den Frequenzkennlinien des Pulsationsfehlers befinden, verwirklicht sein können.
Unter Verwendung der 19 und 20 werden Modifikationsbeispiele jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 19 und 20 veranschaulicht ist, ist eine Pulsationskorrektur-Verarbeitungsschaltung 64, die in jeder obigen Ausführungsform ausführlich beschrieben worden ist, in der Kraftmaschinensteuereinheit 19 angeordnet. Das durch den Luftstromdetektor 65 der Luftstrom-Messvorrichtung 63 detektierte Ausgangssignal Vsen kann in die Kraftmaschinensteuereinheit 19 eingegeben werden, wobei die Pulsationskorrektur durch die Seite der Kraftmaschinensteuereinheit 19 ausgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Luftstrom-Messvorrichtung
2: Luftstromdetektor
3: Amplitudendetektor
4: LPF (Tiefpassfilter)
5: Signalformberechnungsvorrichtung
6: Multiplizierer
7: Multiplizierer
8: Addierer
9: Bedingungsbestimmungsverarbeitung
10: Subtrahierer
11: Multiplizierer
12: Addierer
13: Verzögerungselement
14: Lufteinlassrohr
15: Luftstromsensor
16: Umgehungskanal
17: Signalverarbeitungsschaltung
18: Strömungsdetektionselement
19: Kraftmaschinensteuereinheit
20: Luftstrom-Messvorrichtung
21: Luftstromdetektor
22: Amplitudendetektor
23: LPF
24: Signalformberechnungsvorrichtung
25: Subtrahierer
26: Subtrahierer
27: Bedingungsbestimmungsverarbeitung
28: Multiplizierer
29: LPF
30: Addierer
31: Luftstrom-Messvorrichtung
32: Luftstromdetektor
33: Maximalwert-Detektionsschaltung
34: Minimalwert-Detektionsschaltung
35: Addierer
36: Subtrahierer
37: Multiplizierer
38: zweidimensionale Abbildung
39: HPF (Hochpassfilter)
40: LPF
41: Gleichrichter
42: Gleichrichter
43: Subtrahierer
44: Multiplizierer
45: LPF
46: Addierer
47: Addierer
48: Pulsationsbestimmungsvorrichtung
49: Schalter
50: Subtrahierer
51: Halteschaltung
52: Komparator
53: ODER-Schaltung
54: Subtrahierer
55: Halteschaltung
56: Komparator
57: sekundäres LPF
58: primäres Allpassfilter
59: Signalformberechnungsvorrichtung
60: Subtrahierer
61: Subtrahierer
62: Bedingungsbestimmungsverarbeitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012112716 A [0003]

Claims

Luftstrom-Messvorrichtung, die umfasst: einen Luftstromdetektor; und ein Filter, dessen Kennlinien basierend auf einem Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor geändert werden, wobei die Luftstrom-Messvorrichtung ein Luftstromsignal basierend auf einer Ausgabe des Luftstromdetektors und einer Ausgabe über das Filter ausgibt.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Signalformberechnungseinheit, die eine Signalformberechnung an der Ausgabe über das Filter ausführt; und eine Addiereinheit, die eine Ausgabe über die Signalformberechnungseinheit zu der Ausgabe des Luftstromdetektors hinzufügt.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Filter eine Mehrzahl ist und wobei die Signale von den mehreren Filtern in die Signalformberechnungsmittel eingegeben werden und wobei die Signalformberechnungsmittel die Signalformberechnung an den mehreren Eingangssignalen ausführen.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kennlinien des Filters gemäß irgendeinem eines Durchschnittswerts, eines Medianwerts, einer Amplitude, eines Maximalwerts, eines Minimalwerts, einer Summe aus dem Maximalwert und dem Minimalwert und einer Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor geändert werden.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner umfasst: Detektionsmittel für repräsentative Werte zum Detektieren irgendeines des Durchschnittswerts, des Medianwerts, der Amplitude, des Maximalwerts, des Minimalwerts, der Summe aus dem Maximalwert und dem Minimalwert und der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor; und eine Abbildung, die einen Betrag der Einstellung zum Einstellen der Kennlinien der Filter gemäß einem Ergebnis der Detektion durch die Detektionsmittel für repräsentative Werte ausgibt.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filter eine Grenzfrequenz gemäß einer Pulsationsamplitude des Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor ändert.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Maximalwertdetektor, der einen Maximalwert eines Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor detektiert, und einen Minimalwertdetektor, der einen Minimalwert eines Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor detektiert, wobei das Ausgangssignal von der Ausgangsvorrichtung in einem Fall, in dem der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor und dem Ausgangssignal von dem Maximalwertdetektor größer als ein vorgegebener Wert ist, und in einem Fall, in dem der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor und dem Ausgangssignal von dem Minimalwertdetektor größer als ein vorgegebener Wert ist, festgelegt wird, so dass es das gleiche wie das Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor ist.
Luftstrom-Messvorrichtung, die umfasst: einen Maximalwertdetektor, der einen Maximalwert eines Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor detektiert; und einen Minimalwertdetektor, der einen Minimalwert eines Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor detektiert, wobei in einem Fall, in dem der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor und dem Ausgangssignal von dem Maximalwertdetektor kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und in einem Fall, in dem der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal von dem Luftstromdetektor und dem Ausgangssignal von dem Minimalwertdetektor kleiner als ein vorgegebener Wert ist, eine Tiefpassfilter-Verarbeitung an dem Ausgangssignal von der Ausgangsvorrichtung ausgeführt wird.
Luftstrom-Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Filter eine Vektorsumme der Korrekturbeträge jeder Frequenz bezüglich eines Signals mehrerer Frequenzen des Ausgangssignals von dem Luftstromdetektor erhält.